偽聲波曲線構(gòu)建方法在尼日爾三角洲地區(qū)的應(yīng)用研究

楊 飛，劉卓強(qiáng)，潘喻斌 （油氣資源與勘探技術(shù)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 （長(zhǎng)江大學(xué)），湖北 荊州434023）

雷海飛 （荊州勘查技術(shù)中心，湖北 荊州434020）

在進(jìn)行地震儲(chǔ)層預(yù)測(cè)方面的研究工作時(shí)，最常用到的是基于聲波、密度的波阻抗約束反演，但其在應(yīng)用中受限于測(cè)井曲線的品質(zhì)，如當(dāng)遇到地層較為疏松的井段時(shí)[1]，往往得不到較好的聲波曲線，或者是由于種種原因，根本就沒(méi)有聲波測(cè)井曲線。近年來(lái)為了解決這些問(wèn)題，石油地質(zhì)工作者們進(jìn)行了不懈的探索，也誕生了許多行之有效的改進(jìn)方法，其中方法之一就是利用對(duì)巖性具有良好響應(yīng)的測(cè)井曲線（如自然伽馬、電阻率等）進(jìn)行重建偽聲波曲線[2]，然后再利用偽聲波曲線進(jìn)行測(cè)井約束反演。該方法不僅為巖電關(guān)系復(fù)雜的非均質(zhì)性?xún)?chǔ)層預(yù)測(cè)提供了可借鑒的技術(shù)思路，亦是對(duì)地震儲(chǔ)層預(yù)測(cè)技術(shù)內(nèi)涵的豐富。

1 聲波曲線的特點(diǎn)

聲波測(cè)井曲線記錄的是聲波通過(guò)1m （或1ft）巖層所需的時(shí)間，聲波測(cè)井就是利用聲波在巖石中傳播時(shí)，其速度、幅度和頻率等發(fā)生變化的聲學(xué)特性來(lái)研究鉆井地質(zhì)剖面的[3]。巖石的聲波速度主要和下列因素有關(guān)：①巖性，不同巖性的巖石，其密度是不同的，從而造成其聲波速度是不同的。一般是聲波速度隨著巖石密度的增大而增大。②巖石結(jié)構(gòu)，沉積巖的孔隙度與聲波速度之間存在線性相關(guān)，隨著孔隙度增大而聲波速度線性地減小。③地層埋藏深度、地層地質(zhì)時(shí)代，巖性和地質(zhì)時(shí)代相同而埋藏深度不同的地層，聲波速度是不同的，地層越深，聲波速度越大，地層越淺，聲波速度越小。巖性和埋藏深度相同，但地質(zhì)時(shí)代不同的地層，聲波速度也是不同的，老地層比新地層聲速大。綜合上述特點(diǎn)，認(rèn)為聲波曲線在本質(zhì)上是一條速度曲線，它包含著兩個(gè)分量：一是高頻分量，反映井旁不同巖層的層速度；二是低頻分量，反映地層速度隨深度加深而增大[4]。

2 偽聲波曲線構(gòu)建方法

不同測(cè)井曲線是用不同的地球物理方法對(duì)同一個(gè)地質(zhì)目標(biāo)探測(cè)所得到的結(jié)果，盡管得到的是不同的地球物理響應(yīng)，但因它們所反映的是同一地質(zhì)體的某一種特性，之間必然存在著一種內(nèi)在的關(guān)系，這樣就可通過(guò)多項(xiàng)式擬合等方法尋求自然伽馬、電阻率、自然電位以及密度資料與聲波曲線之間的內(nèi)在關(guān)系，即建立巖石各種物性參數(shù)的地球物理響應(yīng)特征，然后分別由巖性測(cè)井曲線合成偽聲波的高頻分量，由VSP（垂直地震剖面）速度資料合成偽聲波的低頻分量，最后完成偽聲波曲線的重構(gòu)，并確定偽聲波合成的經(jīng)驗(yàn)公式[5]。

具體實(shí)現(xiàn)步驟包括：①分析識(shí)別能清楚反映地層巖性變化的敏感測(cè)井曲線；②利用非聲波的源曲線創(chuàng)建成具有聲波量綱的新曲線；③利用VSP資料合成偽聲波曲線中的低頻成分；④將已產(chǎn)生的具有聲波量綱的新曲線與提取的低頻成分進(jìn)行 “融合”，形成偽聲波曲線[6]。

3 尼日爾三角洲地區(qū)偽聲波曲線構(gòu)建過(guò)程及效果

尼日爾三角洲地區(qū)A區(qū)塊內(nèi)的鉆井均為20世紀(jì)60～70年代完鉆，測(cè)井項(xiàng)目不一，僅A－13井有較為完整的聲波時(shí)差測(cè)井曲線。在研究中，以A－13井為樣本模型，把反映地層巖性變化比較敏感的自然伽馬、電阻率等測(cè)井曲線轉(zhuǎn)換為具有聲波量綱的曲線，即求得偽聲波曲線的高頻分量，再與VSP資料合成的偽聲波曲線中的低頻成分結(jié)合，求得所要的偽聲波曲線。

3.1 測(cè)井曲線校正處理

由于研究區(qū)內(nèi)所鉆井較老，且測(cè)井曲線的測(cè)量時(shí)間跨度大，所選儀器性能與型號(hào)不同，以及井壁不規(guī)則等原因，導(dǎo)致不同井的同類(lèi)測(cè)井曲線之間多存在一定的差異，使其在橫向?qū)Ρ冗^(guò)程中出現(xiàn)一定程度的不匹配，或測(cè)井曲線巖性特征與地質(zhì)剖面巖性不一致，嚴(yán)重影響了地層測(cè)井解釋以及地震儲(chǔ)層反演結(jié)果。所以，在應(yīng)用測(cè)井曲線之前，要進(jìn)行各種校正處理，以消除非地質(zhì)因素對(duì)測(cè)井曲線的影響[7]。

3.2 測(cè)井曲線交會(huì)分析

要想得到較好的偽聲波曲線，所用的曲線須與聲波曲線有良好的相關(guān)性，為此首先對(duì)各測(cè)井曲線進(jìn)行交會(huì)分析。A－13井的測(cè)井曲線除AC （聲波時(shí)差）外，還有GR （自然伽馬）、RES（電阻率）、CNL（中子）、DEN（密度），研究中把它們分別與聲波測(cè)井曲線做了交會(huì)圖 （圖1～4）。從圖1～4中可清晰地看到，自然伽馬、電阻率曲線與聲波曲線的相關(guān)性很差，而中子、密度曲線則與聲波曲線具有較好的相關(guān)性，即：隨著中子測(cè)井值增大，聲波測(cè)井值增大；隨著密度測(cè)井值增大，聲波測(cè)井值減小。

圖1 GR－AC交會(huì)圖

圖2 RES－AC交會(huì)圖

根據(jù)交會(huì)分析的結(jié)果，A－13井AC－CNL交會(huì)的擬合參數(shù)方程為：y＝128.211x2＋13.5646x＋78.7311，相關(guān)系數(shù)R＝0.831006；AC－DEN交會(huì)的擬合參數(shù)方程為：y＝－310.892x2＋1408.99x－1485.02，R＝0.802716。

圖3 AC－CNL交會(huì)圖

圖4 AC－DEN交會(huì)圖

3.3 低頻速度分量的求取

圖5 A－13井VSP速度與井深擬合關(guān)系圖

由于聲波測(cè)井曲線所含的低頻速度分量，導(dǎo)致聲波測(cè)井速度還具有隨地層深度增加而增大的特性，這個(gè)分量可通過(guò)研究區(qū)的VSP速度資料獲得。根據(jù)A－13井的VSP速度資料，通過(guò)將井深與VSP速度曲線進(jìn)行交會(huì) （圖5），可求得聲波速度低頻分量的擬合參數(shù)關(guān)系式為：

3.4 偽聲波曲線的構(gòu)建

根據(jù)上述分析結(jié)果，中子測(cè)井曲線與聲波測(cè)井曲線的相關(guān)性最高，故研究中采用中子測(cè)井曲線來(lái)構(gòu)建偽聲波曲線的高頻分量，再結(jié)合VSP速度資料所得到的低頻速度分量，就可構(gòu)建偽聲波曲線AC偽：

式中，Y為由AC－CNL的構(gòu)建的高頻分量；H為井深，m；V為由VSP速度資料獲得低頻速度分量。

3.5 構(gòu)建效果分析

為了檢驗(yàn)該方法的可行性，將構(gòu)建的偽聲波曲線與該井段的原始聲波曲線進(jìn)行了對(duì)比分析 （圖6）。從圖6中可看出，構(gòu)建的偽聲波曲線與原始聲波曲線的符合程度相當(dāng)?shù)母?，整個(gè)曲線段兩種曲線基本重合，說(shuō)明該聲波曲線構(gòu)建方法是切實(shí)可行的。

圖6 A－13井?dāng)M合聲波曲線與原聲波曲線的對(duì)比

4 結(jié) 語(yǔ)

根據(jù)巖石地球物理特征，利用聲波測(cè)井曲線以外的其他測(cè)井資料所揭示的巖性、電性、速度等巖石物理特性來(lái)構(gòu)建偽聲波曲線是有其理論基礎(chǔ)的，且效果明顯。在測(cè)井項(xiàng)目不全，或聲波測(cè)井資料不能較好反映巖層速度的地區(qū) （如成巖程度不高的地區(qū)），構(gòu)建偽聲波曲線進(jìn)行地震儲(chǔ)層預(yù)測(cè)具有重要的意義。

在構(gòu)建偽聲波測(cè)井曲線時(shí)，則應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：①要選取與聲波測(cè)井曲線具有良好相關(guān)性的測(cè)井曲線；②構(gòu)建前要對(duì)所用的測(cè)井曲線進(jìn)行預(yù)處理，消除奇異值的干擾；③利用相關(guān)測(cè)井曲線只能擬合出聲波曲線高頻分量，還應(yīng)考慮VSP速度資料 （或研究區(qū)平均時(shí)深關(guān)系）所隱含的低頻速度分量，要將二者進(jìn)行有機(jī)的整合，才能得到與實(shí)際聲波測(cè)井曲線最相近的偽聲波測(cè)井曲線。

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